(57)【要約】【課題】垂直なノズルの先端から流下させた試料水の水流に光を照射し、前記水流を透過した光を検出することにより試料水の水質を測定する落下流水型水質計であって、ノズル径を変更することなく、セル長を変更することができ、したがって試料水の性状に応じて正確な測定を行うことが可能な落下流水型水質計を提供する。【解決手段】ノズル１００として、試料水が流れる中空部の水平断面が円形に形成され、所定間隔離間して並列配置された複数のノズルを設け、光１０６が複数のノズルから流下する複数の水流１０２をそれぞれ透過するようにする。また、単数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態と、複数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態とを切り替え可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直なノズルの先端から流下させた試料水の水流に光を照射し、前記水流を透過した光を検出することにより試料水の水質を測定する落下流水型水質計であって、前記ノズルとして、試料水が流れる中空部の水平断面が円形に形成され、所定間隔離間して並列配置された複数のノズルを有し、前記光が前記複数のノズルから流下する複数の水流をそれぞれ透過するとともに、単数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態と、複数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態とを切り替え可能としたことを特徴とする落下流水型水質計。
【請求項２】
前側のノズルから流下する水流に入射した光が結ぶ焦点の位置より後方に、前記前側のノズルに隣接する後側のノズルが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の落下流水型水質計。
【請求項３】
前記各ノズルは、ノズル径が互いに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の落下流水型水質計。
【請求項４】
前記各ノズルのノズル径と、前記各ノズルから流下する水流の間隔とがほぼ等しい長さになるように、前記各ノズルの間隔を設定したことを特徴とする請求項３に記載の落下流水型水質計。
【請求項５】
前記ノズルの本数は偶数本であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の落下流水型水質計。
【請求項６】
前記ノズルの本数は２本であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の落下流水型水質計。
【請求項７】
紫外線吸光光度法による有機汚濁モニターとして構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の落下流水型水質計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルの先端から試料水を流下させて試料水の水流を作るとともに、上記水流に直接光を当てて吸光光度法により試料水の水質を測定する落下流水方式の水質分析計（以下「落下流水型水質計」という）に関する。本発明の落下流水型水質計は、例えば、排水や環境水を汚染している有機物質の濃度（有機汚濁物質濃度）を計測する有機汚濁モニターなどとして好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノズルの先端から試料水を流下させて試料水の水流を作るとともに、上記水流に直接光を当てて吸光光度法により試料水の水質を測定する落下流水型水質計が知られている（例えば、特許文献１参照）。落下流水型水質計は、水流の形状が安定に保持される位置に光学系を設けたもので、試料水に接触するセル窓がないため、セル窓の汚れに起因する測定誤差が生じないなどの特徴を有する。落下流水型水質計では、水流の太さがセル長（光路長）に相当する。
【０００３】
上述した落下流水型水質計の１つとして、図３に示す紫外線吸光光度法を利用した有機汚濁モニターが使用されている（非特許文献１参照）。図３において、１０は試料水が流れる中空部の水平断面が円形に形成され、垂直に設置されたノズル、１２はノズル１０に連結された試料水流通管、１４は光源（低圧水銀ランプ）、１６は光源用電源、１８は集光レンズ、２０、２２はそれぞれハーフミラー、２４は波長３６５〜４３５ｎｍの可視光を波長選択する可視光パスフィルタ、２６は可視光検出器、２８は集光レンズ、３０は波長２５４ｎｍの紫外光を波長選択する紫外光パスフィルタ、３２は紫外光検出器、３４は紫外・可視比較光検出器、３６は光学系を収容する収容体、３８は水平方向に移動可能なスパンチェックのための校正用光学フィルタ、４０はノズル１０内に設けられた上下動可能な洗浄用ワイパー、４２は演算部、４４は表示部であり、可視光検出器２６、紫外光検出器３２、紫外・可視比較光検出器３４はそれぞれ演算部４２に電気的に接続されている。なお、上記洗浄用ワイパー４０は、試料水の落下流水状態を安定に維持するために、周期的に上下動してノズル１０の内面を自動洗浄するものである。
【０００４】
本例の有機汚濁モニターは、ノズル１２の先端から試料水を流下させて円柱形の落下水流４６を形成し、この落下水流４６に光源１４からの光を照射して、可視光検出器２４、紫外光検出器３０、紫外・可視比較光検出器３４により可視光、紫外光、紫外・可視比較光を検出するとともに、可視吸光度測定値ＶＶＩＳ、紫外吸光度測定値ＶＵＶ、紫外・可視吸光度測定値ＶＲＥＦに基づいて演算部４２で試料水中の有機汚濁物質濃度を演算し、その値を表示器４６に表示するものである。この場合、落下水流４６の径（太さ）ａがセル長に相当し、本例ではノズル１２の先端内径（ノズル径）が１０ｍｍであるため、セル長ａは１０ｍｍである。
【０００５】
また、本例の有機汚濁モニターは、可視光と紫外光の吸光度を測定する２波長吸光光度法による計測器であり、可視光パスフィルタ２４および紫外光パスフィルタ３０によって波長選択された試料水透過光は、演算部４２での演算処理によって可視吸光度ＡＶＩＳと紫外吸光度ＡＵＶとの差が求められ、Ｖ／Ｉ変換器によって出力信号になる。したがって、原理上、水中の懸濁物質（ＳＳ）は補正されて有機汚濁物質濃度を有効的に示すことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−７２６９０号公報
【０００７】
【非特許文献１】東亜ディーケーケー株式会社の「有機汚濁モニターＵＶ計  ＯＰＭ−４２３Ａ」のカタログ（http://www.toadkk.co.jp/product/env/wq/uv.html）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、有機汚濁モニターでは、試料水中の有機汚濁物質濃度が高濃度である場合はセル長が短く、低濃度である場合はセル長が長いことが、正確な測定を行うために好ましい。
【０００９】
しかし、図３に示した有機汚濁モニターは、ノズル径が１０ｍｍのノズルを１本有するのみであるため、有機汚濁物質濃度が低濃度の試料水に対応することが難しい。
【００１０】
これに対し、ノズル径を２倍にすることによって、セル長を２倍に変更することは可能であるが、このようにすると、必要な試料水量は４倍になる。具体的には、図３の有機汚濁モニターは、ノズル径が１０ｍｍで、必要な試料水量は８Ｌ／分であるが、ノズル径を２０ｍｍにすると、必要な試料水量は３２Ｌ／分になる。
【００１１】
一方、試料水の落下流水状態を安定に維持するためには、水流が乱れることなく自然落下する必要があるため、十分に長いノズルを使って試料水の流れを層流にしなければならない。しかしながら、前述のように、ノズル径を２倍にすると、必要な試料水流量が４倍になるため、水流の安定な形成が難しくなるとともに、このように大きい試料水流量を確保することが難しくなり、実用的でなく、測定を行うことが実質上困難になる。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、有機汚濁モニターなどとして使用される落下流水型水質計であって、ノズル径を変更することなく、セル長を変更することができ、したがって試料水の性状に応じて正確な測定を行うことが可能な落下流水型水質計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、垂直なノズルの先端から流下させた試料水の水流に光を照射し、前記水流を透過した光を検出することにより試料水の水質を測定する落下流水型水質計であって、前記ノズルとして、試料水が流れる中空部の水平断面が円形に形成され、所定間隔離間して並列配置された複数のノズルを有し、前記光が前記複数のノズルから流下する複数の水流をそれぞれ透過するとともに、単数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態と、複数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態とを切り替え可能としたことを特徴とする落下流水型水質計を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の落下流水型水質計は、複数のノズルを並列配置したので、後述するように、前側のノズルから流下する水流を透過した光が、後側のノズルから流下する水流を透過するときにさらに屈折し、減衰することなく検出器に到達するため、ノズル径を変更することなく、セル長を変更することができる。また、単数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態と、複数のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態とを切り替え可能としたので、セル長を広範囲にわたって変更することができる。したがって、本発明の落下流水型水質計によれば、試料水の性状に応じて正確な測定を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る落下流水型水質計の一例のノズル部分を示すもので、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的平面図である。
【図２】従来の落下流水型水質計の一例のノズル部分を示すもので、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的平面図である。
【図３】従来の落下流水型水質計の一例のノズル部分を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明に係る落下流水型水質計（有機汚濁モニター）の一例のノズル部分を示すもので、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的平面図である。図２は、従来の落下流水型水質計（有機汚濁モニター）の一例のノズル部分を示すもので、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的平面図である。
【００１７】
まず、図２に示すノズルが１本の従来例について説明する。この従来例は、図３に示した有機汚濁モニターに相当するものである。図２に示すように、ノズル（ノズル径：１０ｍｍ）１００の先端から流下する試料水の円柱形の水流１０２に照射された光源１０４からの光（平行光）１０６は、水流１０２の屈折率にしたがって屈折するため、一般に水流１０２の後方に焦点１０８を結ぶ。この場合、水の屈折率は１．３程度であるため、光１０６は、水流１０２の後端から水流１０２の半径の長さ程度離れた後方位置に焦点を結ぶ。焦点１０８で収束した光は、そのまま発散を始めるため、水流１０２を透過した光はその後方にある検出器１１０に到達するまでにかなり減衰する。
【００１８】
これに対し、本発明例では、図１に示すように、前側のノズル（ノズル径：１０ｍｍ）１００Ａから流下する水流１０２Ａに入射した光（平行光）１０６が結ぶ焦点１０８の位置より後方に、後側のノズル（ノズル径：１０ｍｍ）１００Ｂが配置されている。この場合、両ノズル１００Ａ、１００Ｂはノズル径が互いに等しく、また、光１０６は、第１の水流１０２Ａの後端から水流の半径の長さ程度離れた後方位置に焦点を結ぶので、各ノズル１００Ａ、１００Ｂのノズル径ｍと、各ノズル１００Ａ、１００Ｂから流下する水流１０２Ａ、１０２Ｂ同士の間隔ｎとをほぼ等しい長さにしてある。
【００１９】
そのため、本例では、第１の水流１０２Ａを出て焦点１０８を結び、発散を始めた光１０６は、第２の水流１０２Ｂを透過するときにさらに屈折し、第１の水流１０２Ａに入射したときのような平行光になるため発散することがなく、減衰することなく検出器１１０に到達する。
【００２０】
したがって、本例では、セル長は、第１の水流１０２Ａの径と第２の水流１０２Ｂの径との合計長さとなり、ノズルが１本の場合の２倍となる。この場合、ノズルを２本使用しても、必要な試料水量は１６Ｌ／分であり、十分に実用的である。
【００２１】
また、本例の有機汚濁モニターでは、１本のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態と、２本のノズルから試料水を流下させて測定を行う状態とを切り替え可能としたので、試料水中の有機汚濁物質濃度が高濃度である場合には１本のノズルを用い、低濃度である場合は２本のノズルを用いることにより、試料水の性状に応じて正確な測定を行うことが可能である。なお、上記測定状態の切り替え手段は、適宜設定することができる。
【００２２】
なお、本発明の落下流水型水質計は上記例に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、例えばノズルを３本以上設けてもよいが、検出器に平行光を入射させる点で、偶数本が好ましい。
【符号の説明】
【００２３】
１００  ノズル
１０２  水流
１０４  光源
１０６  光
１０８  焦点
１１０  検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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